La nueva kilonova hace que los astrónomos reconsideren lo que sabemos sobre los estallidos de rayos gamma

Acercarse / Impresión artística de GRB 211211A. Explosión de Kilonova y rayos gamma a la derecha.

Aaron M. Geller/Noroeste/Sierra

Hace un año, los astrónomos detectaron un poderoso estallido de rayos gamma (GRB) que duró unos dos minutos y lo llamaron GRB 211211A. Ahora, este evento inusual pone patas arriba la suposición de larga data de que los GRB más largos son la firma de una estrella masiva que se convierte en supernova. En cambio, dos equipos independientes de científicos han identificado la fuente como el llamado «kilonovacausada por la fusión de dos estrellas de neutrones, según A nueva hoja Publicado en la revista Nature. Dado que se suponía que las fusiones de estrellas de neutrones producían solo GRB cortos, el descubrimiento de un evento híbrido que involucra una kilonova con un GBR largo es sorprendente.

“Este descubrimiento rompe nuestra idea estándar de los estallidos de rayos gamma”, dijo la coautora Eve ChaseH, investigador postdoctoral en el Laboratorio Nacional de Los Álamos. «Ya no podemos suponer que todos los estallidos de corta duración provienen de fusiones de estrellas de neutrones, mientras que los de larga duración provienen de supernovas. Ahora nos damos cuenta de que categorizar los estallidos de rayos gamma es mucho más difícil. Este descubrimiento impulsa nuestra comprensión de los rayos gamma». estalla hasta el extremo.”

como somos mencioné anteriormenteLos estallidos de rayos gamma son explosiones de energía extremadamente alta en galaxias distantes que duran desde milisegundos hasta varias horas. el primero estallidos de rayos gamma Se notó a finales de los años sesenta, gracias al lanzamiento villa satélites de los Estados Unidos. Su propósito era detectar firmas de rayos gamma de pruebas de armas nucleares después del Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares de 1963 con la Unión Soviética. Estados Unidos temía que los soviéticos estuvieran realizando pruebas nucleares secretas, en violación del tratado. En julio de 1967, dos de esos satélites captaron un destello de radiación gamma que no era claramente una señal de una prueba de armas nucleares.

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Hace apenas dos meses, varios detectores de satélites detectaron un Un poderoso estallido de rayos gamma pasando por nuestro sistema solar, enviando a los astrónomos de todo el mundo a toda prisa para apuntar sus telescopios en esa parte del cielo para recopilar datos vitales sobre el evento y su resplandor. Apodado GRB 221009A, fue el estallido de rayos gamma más poderoso registrado hasta la fecha, y probablemente el «grito de nacimiento» de un nuevo agujero negro.

Hay dos tipos de estallidos de rayos gamma: cortos y largos. Los GRB clásicos de período corto duran menos de 2 segundos, y anteriormente se pensaba que solo se producían a partir de la fusión de dos objetos ultradensos, como estrellas de neutrones binarias, que producían una kilonova acompañante. Los GRB largos pueden durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y se cree que ocurren cuando una estrella masiva se convierte en supernova.

Superpuesta a una imagen tomada por el telescopio espacial Hubble, esta imagen de Gemini North muestra el resplandor del infrarrojo cercano de la kilonova desde un GRB largo.
Acercarse / Superpuesta a una imagen tomada por el telescopio espacial Hubble, esta imagen de Gemini North muestra el resplandor del infrarrojo cercano de la kilonova desde un GRB largo.

Observatorio Internacional Gemini / NOIRLab / NSF / AURA / NASA / ESA

Los astrónomos de los telescopios Fermi y Swift detectaron simultáneamente el último estallido de rayos gamma en diciembre pasado y determinaron la ubicación en la constelación. Botas. Esta rápida identificación permitió que otros telescopios de todo el mundo dirigieran su atención a este sector, lo que les permitió capturar una kilonova en sus primeras etapas. Y estuvo notablemente cerca de un estallido de rayos gamma: a unos 1.000 millones de años luz de la Tierra, en comparación con los 6.000 millones de años del estallido medio de rayos gamma detectado hasta ahora. (La luz ha viajado desde el GRB más lejano registrado hasta ahora durante unos 13 mil millones de años).

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«Era algo que no habíamos visto antes», dijo el coautor Simon DiShiara, astrónomo de Penn State y miembro del equipo de Swift. «Sabíamos que no estaba asociado con una supernova, la muerte de una estrella masiva, porque estaba muy cerca. Era un tipo de señal de luz completamente diferente, que asociamos con una kilonova, la explosión causada por la colisión de estrellas de neutrones”.

Cuando dos estrellas de neutrones binarias comienzan a girar en su espiral de la muerte, emiten poderosas ondas gravitacionales y se separan la materia rica en neutrones. Luego, las estrellas chocan y se fusionan, produciendo una nube caliente de escombros que brilla con luz de múltiples longitudes de onda. Son los desechos ricos en neutrones los que los astrónomos creen que producen luz kilonova visible e infrarroja: el resplandor es más brillante en el espectro infrarrojo que en el visible, una firma característica de tal evento que resulta de elementos pesados ​​en la eyección que bloquean la luz visible pero dejan pasar los rayos infrarrojos pasan a través.

Cuando las estrellas de neutrones se fusionan, pueden producir eyecciones radiactivas que alimentan una señal de kilonova.  Un estallido de rayos gamma observado recientemente resultó indicar un evento híbrido no detectado previamente que involucraba una kilonova.
Acercarse / Cuando las estrellas de neutrones se fusionan, pueden producir eyecciones radiactivas que alimentan una señal de kilonova. Un estallido de rayos gamma observado recientemente resultó indicar un evento híbrido no detectado previamente que involucraba una kilonova.

Hora de soñar

Esta firma es lo que reveló el análisis post hoc de GRB211211A. Y dado que la descomposición posterior de una fusión de estrellas de neutrones produce elementos pesados ​​como el oro y el platino, los astrónomos ahora tienen una nueva forma de estudiar cómo se forman estos elementos pesados ​​en nuestro universo.

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Hace varios años, el difunto astrofísico neil gryls Sugirió que las fusiones de estrellas de neutrones podrían producir estallidos de rayos gamma más largos. Parece lógico que el Observatorio Swift de la NASA, nombrado en su honor, desempeñó un papel clave en el descubrimiento de GRB 211211A y la primera evidencia directa de tal vínculo.

«Este descubrimiento es un claro recordatorio de que el universo nunca ha sido explorado por completo». dijo la coautora Gillian Rastingad, un doctorado Estudiante en la Universidad del Noroeste. «Los astrónomos a menudo dan por sentado que los orígenes de los GRB pueden determinarse por la longitud de los GRB, pero este descubrimiento nos muestra que todavía hay mucho por entender sobre estos asombrosos eventos».

DOI: Naturaleza, 2022. 10.1038 / s41550-022-01819-4 (Acerca de los DOI).

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